Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер

уже в отрочестве разочаровался в религии и обратился к науке, чтобы познавать окружающий мир. Тайны, которые еще лишь предстоит раскрыть, писал он впоследствии, «легко превращаются в заповедник для религиозных суеверий»[263][264]. Крик решил изучать физику в Лондонском университетском колледже, но не впечатлил своих преподавателей. В аспирантуре ему поручили измерять вязкость воды, о чем он отзывался как о «самом унылом задании, какое только можно себе вообразить»[265].

В годы Второй мировой войны Крик служил в Научно-исследовательской лаборатории британских ВМС, где разрабатывал подводные мины для потопления нацистских кораблей. Когда война закончилась, ему не захотелось возвращаться к теме вязкости воды. Не желал Крик и оставаться конструктором военной техники. Он жаждал чего-то большего. Однажды ему случилось прочесть о недавно открытых антибиотиках, и мысль, что эти молекулы могут спасать людям жизнь, взбудоражила его. Крик рассказывал о них своим друзьям с таким воодушевлением, что сам поразился своему энтузиазму. Исследователь задумался, а не сможет ли он в 30 лет радикально сменить род занятий и стать биологом.

Как раз примерно в это время Крик и прочел «Что такое жизнь?». Шрёдингер внушил сомневающемуся англичанину уверенность, что переход к биологии не столь радикален, как сперва может показаться. Жизнь была всего лишь частью окружающего мира, которую физике еще предстояло объяснить. Крик решил, что не станет ограничиваться исключительно антибиотиками или какой-либо одной органической молекулой. Скорее, его привлекало то, что он называл «границей между живым и неживым»[266].

В этом направлении Крика подтолкнуло и неприятие религиозных суеверий. Его с мальчишеских лет пренебрежительное отношение к церкви продолжало сохраняться и в зрелом возрасте. Он свысока смотрел на интеллектуалов, утверждавших, что жизнь всегда будет сопротивляться сведению ее к простым механизмам. Для Крика это были лишь пережитки витализма. Но Анри Бергсон оставался популярен даже после Второй мировой войны. В те же годы теорией, согласно которой молекулы исполнены целесообразности, породившей сначала жизнь, а в конечном итоге и сознание, прославился богослов и палеонтолог Пьер Тейяр де Шарден. В Англии бездушную картину мира современной науки отвергал писатель Клайв Льюис, он выражал надежду, что подобному видению придет на смену такое изучение природы, которое не станет разрушать красоту жизни. «В своих описаниях оно не будет отделываться разрозненными объяснениями, – писал Льюис в 1943 г. – Говоря о частях, оно будет помнить о целом»[267].

Однако единственный способ понять целое – это начать с частей, полагал Крик. Он устроился в Кавендишскую лабораторию, ту самую, где за 40 лет до него Джон Батлер Бёрк провалился с радиобами. Со своим увлечением живой природой на заре XX столетия тот смотрелся в лаборатории одиноким чудаком. Все его коллеги занимались изучением электронов, радиоактивности и других неживых объектов и явлений. Однако к 1940-м гг. физики Кавендишской лаборатории, вооружившись своим профессиональным опытом, начали разбираться в биологических молекулах.

Чтобы определить строение компонентов жизни, ученые заставляли биомолекулы собираться в кристаллы. Затем они бомбардировали их рентгеновскими лучами, а те отражались от кристаллов и попадали на фотопластинки. Туманные пятна и кривые, проявлявшиеся на снимках, указывали на повторяющуюся структуру таких образований. И после этого сотрудники лаборатории могли использовать математические расчеты, чтобы по следам на снимках определять форму молекул. Они начали с простого – с витаминов и других небольших соединений, а затем решили ответить на вызов, который бросили им белки, представлявшие собой устрашающе гигантские клубки аминокислотных цепочек.

По структуре можно было в принципе понять, как белки работают и какие функции выполняют. Биохимики были уже отчасти знакомы с ферментами, ускоряющими химические реакции. Другие белки вроде бы играли сигнальную роль, третьи сцеплялись и могли служить кирпичиками, из которых складывалось здание организма. В 1940-е гг. многие биологи предполагали, что гены состоят из белков, собранных в хромосомах.

Поступив в Кавендишскую лабораторию, Крик тут же поразил сотрудников своей сверхъестественной способностью мысленно прозревать извивы и складки белковых молекул и угадывать, как будет выглядеть их рентгеновское изображение. Но вскоре после начала этой работы он отвлекся на другое. Ряд экспериментов рубежа 1940–1950-х гг. показал, что белки все-таки не являются носителями наследственной информации. Ее основой оказалась ДНК – разновидность нуклеиновой кислоты, содержащаяся в хромосомных сплетениях.

В то время о строении ДНК было мало что известно. И Крик погружался в размышления о том, какой формы должна быть эта молекула, чтобы получить свойства апериодического кристалла Шрёдингера. Руководство Кавендишской лаборатории не поощряло подобных мыслительных грез, но в 1951 г. исследователь познакомился с приехавшим в Кембридж молодым американцем Джеймсом Уотсоном, тоже поклонником книги «Что такое жизнь?». И тот был счастлив часами беседовать с Криком о ДНК.

Однако на разговорах далеко не уедешь. Если ДНК представляла собой программный код жизни, нужно было знать, как в ней хранятся гены. Крик и Уотсон знали, что в Лондоне есть коллектив ученых, который пытается сделать первые качественные снимки кристаллов ДНК. Под руководством Розалинд Франклин они аккуратно и методично выделяли молекулы, облучали их рентгеном под разными углами и рассматривали получавшиеся снимки.

Франклин категорически не нравилась нетерпеливость этой парочки. Как-то раз она даже выгнала Уотсона из лаборатории, иначе не могла продолжить свою работу. Когда Крик с Уотсоном попытались построить модель, опираясь на несколько предварительных снимков, она приехала в Кембридж и объяснила исследователям, что у них всё неверно. Впоследствии без ведома Розалинд Крик и Уотсон ознакомились с кое-какими ее неопубликованными результатами. Этих данных им наконец хватило, чтобы представить новую структуру, которая, по их мнению, соответствовала тому, что было известно науке о химических свойствах ДНК, и даже объясняла, как ДНК может служить веществом наследственности.

На фоне белков с их безумными петлями и переплетениями молекула ДНК была проста и изящна. Крик и Уотсон догадались, что ДНК состоит из пары спиральных остовов, соединенных друг с другом перекладинами. Все перекладины образуются парами молекул, которые называются нуклеотидными основаниями. Основания бывают четырех типов, и на каждой перекладине с обеих сторон сидит одно из них. Каждый ген, состоящий из тысяч пар оснований, представляет собой уникальную последовательность этих четырех типов.

«Теперь мы уверены, что ДНК – это код, – писал Крик в 1953 г. своему 12-летнему сыну Майклу. – То есть один ген от другого отличается именно порядком оснований (букв), подобно тому, как одна печатная страница отличается от другой»[268].

Модель Крика и Уотсона также продемонстрировала, каким образом живые существа сохраняют в своих генах этот порядок. Когда клетка копирует находящуюся в ней ДНК, она разделяет два остова таким образом, что на каждом остаются торчать основания в их исходной последовательности. Так как каждому типу основания может стать в пару лишь определенный другой тип основания, то вторая цепочка